Der Torf-Lippenstift – UV-Schutz nach dem Vorbild der Natur

von Prof. Dr.-Ing. Jürgen I. Schoenherr, Prof. Dr. Renate Klöcking, Yvonne Seel

Beim Osterspaziergang, im Sommerurlaub, auf der Skipiste – immer kann es passieren: Die Lippe kribbelt, brennt, schmerzt und plötzlich ist das Herpesbläschen da. „Nicht schon wieder!“, werden die Betroffenen sagen, denn sie
wissen, dass es einige Tage dauert, bis die vesikuläre Eruption an der Lippe abgeheilt und, ohne eine Narbe zu hinterlassen, wieder verschwunden ist.

Verursacht wird Lippenherpes oder wie das Krankheitsbild in der Fachsprache heißt, Herpes labialis, durch das Herpes-simplex- Virus Typ 1 (HSV-1), ein DNA-Virus, mit dem 60-90 % der Erwachsenen in Industrieländern infiziert sind [1]. Die Übertragung des Virus erfolgt durch Tröpfchen- oder Kontaktinfektion, oft schon in früher Kindheit. Nach der Erstinfektion gelangt das Virus in sensorische Ganglien des peripheren Nervensystems, wo die virale DNA latent in den Zellkernen der Nervenzellen verbleibt. Bei 20–40 % der Infizierten kommt es nach Jahren symptomfreien Wohlbefindens zum Herpesrezidiv, d. h. zum Ausbruch der Erkrankung im Lippenbereich. Von diesem Zeitpunkt an bringt sich die HSV-Infektion ein- oder mehrmals im Jahr in Erinnerung. Soweit heute bekannt, ist es das Erlöschen der nach der Erstinfektion bestehenden humoralen Immunität, die dem Virus eine erneute aktive Vermehrung erlaubt. Das Virus begibt sich dabei entlang der Nervenfasern wieder an den Ort der Erstinfektion, wo es die eingangs geschilderten Symptome hervorruft. Wann das geschieht, entscheiden bestimmte Stressfaktoren. Dazu gehören neben mentalem und emotionalem Stress vor allem fieberhafte Infekte, immunsuppressive Therapien, Verletzungen im Lippenbereich, hormonelle Veränderungen und nicht zuletzt – die Einwirkung von UV-Strahlen.

Therapie des Lippenherpes

Bisher wird Lippenherpes vorwiegend mit Cremes behandelt, die antivirale Substanzen wie Aciclovir oder Penciclovir enthalten. In Deutschland sind Präparate mit diesen Wirkstoffen rezeptfrei in der Apotheke erhältlich. Rechtzeitige Anwendung (am besten noch vor der Blasenbildung) und eine ausreichende Empfindlichkeit der Viren gegenüber den Wirkstoffen vorausgesetzt, kann der Verlauf der Erkrankung gemildert und die Dauer des Rezidivs signifikant verkürzt werden [2]. Eine vollständige Heilung der HSV-1-Infektion ist damit allerdings nicht möglich, da die Wirkstoffe die in den Ganglien latent verbleibenden Viren nicht erreichen. Ähnlich steht es mit der Vermeidung von Rezidiven, denn die auslösenden endogenen Stressfaktoren lassen sich durch eine lokale Prophylaxe nicht einfach ausschalten. Anders bei exogenen Provokationsfaktoren, z. B. UV-Strahlung. Hier besteht berechtigte Hoffnung auf eine günstige Beeinflussung des Krankheitsbildes durch konsequenten UV-Schutz, vor allem im Bereich der Lippen, die über keinen bzw. nur einen sehr geringen natürlichen UV-Schutz verfügen. Vorbeugend sollte daher eine entzündungshemmende Lippenpflege mit hohem UV-Lichtschutzfaktor gute Chancen haben, das Risiko eines UV-bedingten Herpesrezidivs zu minimieren.

UV-Strahlen und ihre Wirkungen

Das die Erde erreichende Sonnenlicht umfasst ein breites Strahlenspektrum, das sich, bezogen auf die Gesamtstrahlung, zu etwa 52,0 % aus sichtbarem Licht, 42,0 % Infrarotstrahlung, 5,6 % UV-A- und 0,4 % UV-BStrahlung zusammensetzt [3]. Während die UVC-Strahlung von der Ozonschicht der Stratosphäre vollständig absorbiert wird, dringen UV-A- und UV-BStrahlung tiefer in die Haut ein. Für den Menschen ist die UV-B-Strahlung lebensnotwendig, damit in der Epidermis 7-Dehydrocholesterol, eine Vorstufe von Vitamin D3, gebildet werden kann, das für den Knochenaufbau benötigt wird. Außerdem regt UV-B die Melaninbildung in den Melanosomen an. UV-A-Strahlen induzieren eine sofortige, direkte Pigmentierung der Haut mit geringer Schutzwirkung, während UV-B durch verzögerte, indirekte Pigmentierung für eine etwa drei Wochen anhaltende Hautbräunung sorgt. Hauterytheme, Sonnenbrand und Immunsuppression sind die Folgen zu hoher UV-B-Strahlungsintensitäten.
Auf molekularer Ebene kommt es zu mutagenen DNA-Veränderungen, die spezifische Reparatursysteme auf den Plan rufen. Gelingt es den geschädigten Zellen nicht, die UV-induzierten Schäden zu reparieren, können sich langfristig chronische Hautveränderungen bis hin zu verschiedenen Formen von Hautkrebs entwickeln. Der Schutz gegenüber UV-A- und UV-B-Strahlung ist daher unerlässlich, insbesondere unter dem Aspekt der schrumpfenden Ozonschicht mit teils dramatischen Folgen für den Menschen und die Umwelt [3].

Natürlicher UV-Schutz

Der menschliche Körper verfügt mit den in Haut und Haaren sowie in der Regenbogenhaut des Auges eingelagerten, UV-absorbierenden Melaninen über einen körpereigenen UV-Schutz. Drei Melanintypen werden unterschieden: Eumelanine, Pheomelanine und Allomelanine. Eumelanine dominieren den UV-Schutz beim Menschen und bei anderen Säugetieren. Sie werden in den Melanozyten der Haut aus der Aminosäure Tyrosin (p-Hydroxyphenylalanin) gebildet. Diese Pigmentneubildung wird überwiegend durch UV-B-Strahlung angeregt und läuft über mehrere Tage ab. Zunächst wird das Enzym Tyrosinase aktiviert, das die oxidative Umwandlung von Tyrosin (p-Hydroxyphenylalanin) in 3,4-Dihydroxyphenylalanin (DOPA) und schließlich in DOPA-Chinon bewirkt (Abb. 1). Über weitere Reaktionsschritte entsteht Eumelanin, ein dunkelbraunes Pigment, das über Zellfortsätze (Dendriten) der Melanozyten in die Keratinozyten gelangt (Abb. 2). Die gelb- bis rotbraunen Pheomelanine werden in ähnlicher Weise aus einem Cysteinylderivat des DOPA-Chinons gebildet. Stickstofffreie Catechole (o-Diphenole) sind die Ausgangsverbindungen für die in Pflanzen vorkommenden Allomelanine, deren Grundstruktur Beziehungen zu natürlichen und synthetischen Huminstoffen besitzt. So unterscheidet sich z. B. Hydrokaffeesäure, eine der Ausgangsverbindungen synthetischer Huminstoffe [5], nur durch das Fehlen der Aminogruppe von der Ausgangssubstanz des Eumelanins, DOPA (Abb. 3).

Huminstoffe

Huminstoffe repräsentieren eine eigenständige Naturstoffgruppe, die nach Odén [6] operationell in die bei allen pH-Werten löslichen Fulvinsäuren (FS), die nur im alkalischen Milieu löslichen Huminsäuren (HS) und die bei allen pH-Werten unlöslichen Humine unterteilt wird. Huminstofffraktionen, die sich auch in Ethanol lösen, werden unter der Bezeichnung Ulminsäuren bzw. Hymatomelansäuren zusammengefasst. Hinsichtlich ihrer Molekülgröße sind FS, die per definitionem Filter einer Porengröße von 0,45 ?m passieren können, im niederen Bereich (<1,5 kDa) und Humine im höheren Bereich (meist >100 kDa) angesiedelt, HS liegen dazwischen (um 30 kDa). Allerdings handelt es sich bei den Huminstoffen nicht um Polymere im klassischen Sinne, bei denen repetitive Monomere durch kovalente Bindungen verknüpft sind, sondern eher um supramolekulare Assoziationen selbstassemblierender, d.h. sich selbst zu größeren Einheiten zusammenschließender Moleküle, die durch hydrophobe Wechselwirkungen zusammengehalten werden [7]. Eine spätere Stabilisierung der Moleküle unter Ausbildung von kovalenten Bindungen, z. B. durch enzymatische oder chemische Oxidation, wird dabei nicht ausgeschlossen.

Obwohl die heute vorliegenden Daten noch kein vollständiges Bild vom Strukturprinzip der Huminstoffe ergeben, scheint für die Gruppe der HS eine gewisse Analogie zu den bei Tieren vorkommenden Eumelaninen zu bestehen [8]. Dafür sprechen neben der Strukturverwandtschaft von Grundbausteinen und der tiefbraunen Farbe des Endprodukts auch die Löslichkeit im alkalischen Bereich, das Vorhandensein eines hochkonjugierten Systems, die Fähigkeit zu schnellen Reduktions- und Oxidationsreaktionen [9], die Chelatisierung von Schwermetallen [10] sowie die antioxidative [11], antivirale [12] und UV-Bprotektive Wirkung [13-16]. Besonders die drei letztgenannten Merkmale sind von erheblichem praktischen Interesse, da sie für die Entwicklung wirksamer UV-protektiver und antiviraler Agenzien genutzt werden können [17, 18].

Das Projekt „Torf-Lippenstift“

Im Unterschied zu den Eumelaninen, die sich von einer aromatischen dihydroxylierten Aminosäure, dem 3,4-Dihydroxyphenylalanin ableiten, kommt für die Bildung der Huminstoffe in der Natur eine Vielzahl mikrobieller und pflanzlicher phenolischer Verbindungen in Betracht. Torfe und andere huminstoffhaltige Substrate bilden daher ein großes Reservoir chemisch verwandter, aber in ihrer Vielfalt noch ungenügend erforschter, medizinisch interessanter Naturstoffe.
Welche Voraussetzungen ein Lippenstift erfüllen muss, um unter Verwendung natürlicher, im Torf gespeicherter Wirkstoffe zum Schutz vor aggressiver UV-Strahlung und damit zur Prophylaxe des Lippenherpes beizutragen, untersucht zurzeit eine Forschungsgruppe am Institut für Verfahrensentwicklung, Torf- und Naturstoff-Forschung (iTN) der Hochschule Zittau/Görlitz. Ziel des Projektes „Torflippenstift“ ist es, Huminstoffe unterschiedlicher Herkunft auf ihre Eignung für den UV-Schutz zu prüfen, dazu gehören neben Formulierungs- und Wirksamkeitstestungen auch Prüfungen auf Biokompatibilität der ausschließlich aus natürlichen Quellen stammenden Ausgangsmaterialien.

Foto: © Henkel